伴随着超高清视频电视、智能手持终端设备、大数据存储、云计算等新型业务的出现，固网和移动接入的数据流量正分别以复合年均增长率（CAGR，Compound Annual Growth Rate)50％和57%的速度持续增长中。据Cisco公司预测，到2019年全球每月总移动数据流量将达到24.3艾字节（EB，Exabyte)，几乎相当于2014年每月总移动数据流量的十倍。为了解决这一数据流量的急剧增长，国际电信联盟和IE E E标准化组织都开始了基于波分复用技术的下一代40-Gb/s和100-Gb/s无源光网络的标准化工作。与此同时，以1-Gb/s用户体验速率、毫秒级端到端时延以及超高连接数和流量密度为目标的第五代移动通信（5G)也开始受到越来越多的关注。然而，随着无线接入速率的不断提升，基站数量、数据回传容量、及基站维护和运营成本都将急剧增大；另一方面，基于射频传输的无线信号随着速率的增加其传输距离也受到一定的限制。因此，借助于大容量的光纤通信，将灵活的移动接入和光纤进行结合，实现宽带灵活的信息接入，降低基站维护和运营成本，是未来光接入网的发展方向，即将固网和移动网络进行融合，实现“最后一公里”单纤双向的全业务接入。在此背景上，中国移动提出的云化无线接入网络（C-RAN，Cloud Radio Access Network)正受到国内外研究机构的广泛关注，它旨在通过新型的无线前传技术来传输远端射频单元（RRU，Remote Radio Unit)和基带处理单元（BBU，Baseband Unit)之间的数据。当前，支持无线前传无源光网络已经被国内外主要研究机构进行了大量研究，但其系统中仍存在许多亟待解决的问题：1)在未来固网和移动网络融合过程中，“最后一公里”的接入将采用单纤双向来承载各种业务，包括固网接入的业务和移动接入的业务。因此，在“最后一公里”接入光纤中，不同业务、不同波段的波长将共存在同一根光纤中进行传输。特别是随着业务的不断增多，以及速率的不断提高，光纤中的波长数量会急剧增加。因此，大量不同业务、不同波段波长之间很容易由于光纤的非线性效应而相互作用，进而影响信号的传输性能；2)在未来5G移动通信中，无线基站的数量将会急剧增加，同时基站天线的数量也会越来越多。若采用数字信号的方式进行无线前传（fronthaul)，即对接收到的无线射频信号直接进行采样量化编码之后再进行传输，将会导致基站数据前传容量的急剧增大。此外，采用模拟技术进行无线前传也会受到光纤色散等不利因素的影响，特别是对于未来5G移动通信的高频传输，其影响更为严重。因此，如何采用低成本、大容量的、可靠的传输方式来保证基站数据的前传也是一个需要解决的重要问题；3)未来5G移动通信中的多点协作、大规模天线等新技术要求多天线间能够快速的协同通信，因而对传输链路的时延、抖动、同步等提出了很高的要求。如何在高速无线前传网络中保证链路的时延、抖动以及同步等也是急需解决的问题之一。针对未来固网接入和移动网络融合的光接入网，本论文主要在光纤非线性损伤上进行了详细的研究，并提出了相应的解决方案。本论文完成的具体工作如下：　　1.无源光网络与无线前传之间的受激拉曼非线性损伤　　针对未来固网和移动网络融合的光接入网，首先阐述了新型高速的固网接入方式，即时分波分复用无源光网络（TWDM-PON，Time and wavelength division multiplexed passive optical network)，以及目前存在的两种无线前传方式：即分别基于模拟信号和数字信号的无线前传，并指出基于数字无线前传的研究热点和难点。其次，对下一代40-Gb/s速率的时分波分复用无源光网络和数字无线前传共存系统中由受激拉曼引起的非线性损伤进行了详细的理论分析和实验验证。开展的主要工作包括：　　1)对时分波分复用无源光网络和数字无线前传混合传输光接入网系统中的受激拉曼非线性损伤进行了理论与仿真研究，指出受激拉曼非线性损伤对数字无线前传信号造成影响的两种方式：额外的功率损耗和信号失真。并通过仿真定量分析了不同时分波分复用无源光网络波长数情况下对无线前传信号带来的功率损耗情况。　　2)通过实验对受激拉曼引起的功率损耗和信号失真进行了测量。由于低频非线性拉曼串扰噪声的影响，无线前传信号眼图会发生恶化，即上眼皮噪声会增大，最终导致无线前传信号接收灵敏度的恶化。　　2.双向多波长传输下的功率损耗和串扰噪声　　在未来5G移动通信中，由于大规模天线等新技术的使用，导致无线前传容量的急剧增大，从而使得无线前传波长数变得越来越多。此外，“最后一公里”光纤将承载各种业务的信息传输，包括传统光接入网业务RF-video、GPON、XG-PON以及无线前传业务。因此，对不同业务、不同波段多波长之间由受激拉曼引起的功率损耗和串扰噪声进行了实验和仿真研究。开展的主要工作包括：　　1)对不同业务、不同波段多波长之间由受激拉曼引起的功率损耗和串扰噪声进行了详细的分析和实验测试。并从理论和实验上分析了受激拉曼散射的方向性对上下行无线前传信号带来的不同影响，为系统运营商在实际设计和研究固网与移动接入融合的光接入网系统时提供了一定的依据。　　2)仿真分析和验证了在大量无线前传波长存在时由受激拉曼带来的功率消耗情况，并对不同光纤长度下的功率消耗进行了仿真。为将来固网和移动网络融合光接入网中的波长数极限提供了一定的参考。　　3.非线性拉曼串扰噪声抑制方法　　针对下一代固网接入和移动网络融合的光接入网系统，处于不同波段的业务波长会存在拉曼串扰噪声的影响。本节首先介绍了拉曼串扰噪声对传统CATV视频业务及数字业务等带来的影响，并总结和分析了传统的非线性拉曼串扰噪声的抑制方法；接着，提出了一种新颖的基于Dicode码的拉曼串扰噪声抑制方案；最后，通过实验验证了在支持无线前传无源光网络系统中拉曼串扰噪声对传统CATV视频信号带来的影响，并对Dicode码抑制拉曼串扰噪声方案进行了实验验证，获得了良好的抑制效果。开展的主要工作包括：　　1)详细分析了不同非线性拉曼串扰噪声的抑制方法（例如8B10B、延迟编码和新型的Dicode编码方案等），并对各种编码方案的非线性拉曼串扰噪声抑制效果进行了实验验证。　　2)提出了一种新型可行的编码方式，即通过简单的延迟相减操作来改变信号的谱型来达到抑制非线性拉曼串扰噪声的目的，并通过实验对其抑制效果和传输性能进行了验证，获得了良好的抑制效果。